मल्टीस्लाइस

मल्टीस्लाइस एल्गोरिथम पदार्थ के साथ एक इलेक्ट्रॉन बीम की लोचदार बातचीत के अनुकरण के लिए एक विधि है, जिसमें सभी कई बिखरने वाले प्रभाव शामिल हैं। काउली द्वारा पुस्तक में विधि की समीक्षा की गई है। एल्गोरिथ्म का उपयोग उच्च रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी माइक्रोग्राफ के अनुकरण में किया जाता है, और प्रायोगिक छवियों के विश्लेषण के लिए एक उपयोगी उपकरण के रूप में कार्य करता है। यहां हम प्रासंगिक पृष्ठभूमि की जानकारी, तकनीक के सैद्धांतिक आधार, उपयोग किए गए सन्निकटन और इस तकनीक को लागू करने वाले कई सॉफ्टवेयर पैकेजों का वर्णन करते हैं। इसके अलावा, हम तकनीक के कुछ फायदों और सीमाओं और महत्वपूर्ण विचारों को चित्रित करते हैं जिन्हें वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए।

पृष्ठभूमि

मल्टीस्लाइस विधि ने इलेक्ट्रॉन क्रिस्टलोग्राफी में व्यापक आवेदन पाया है। एक क्रिस्टल संरचना से इसकी छवि या विवर्तन पैटर्न की मैपिंग को अपेक्षाकृत अच्छी तरह से समझा और प्रलेखित किया गया है। हालांकि, इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ छवियों से क्रिस्टल संरचना तक रिवर्स मैपिंग आम तौर पर अधिक जटिल होती है। तथ्य यह है कि छवियां त्रि-आयामी क्रिस्टल संरचना के द्वि-आयामी अनुमान हैं, इन अनुमानों की तुलना सभी प्रशंसनीय क्रिस्टल संरचनाओं से करना थकाऊ बनाता है। इसलिए, विभिन्न क्रिस्टल संरचना के परिणामों के अनुकरण में संख्यात्मक तकनीकों का उपयोग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और क्रिस्टलोग्राफी के क्षेत्र का अभिन्न अंग है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ का अनुकरण करने के लिए कई सॉफ्टवेयर पैकेज मौजूद हैं।

साहित्य में मौजूद दो व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली सिमुलेशन तकनीकें हैं: हंस बेथे के डेविसन-जर्मर प्रयोग के मूल सैद्धांतिक उपचार से प्राप्त बलोच वेव विधि और मल्टीस्लाइस विधि। इस पत्र में, हम मुख्य रूप से विवर्तन पैटर्न के अनुकरण के लिए मल्टीस्लाइस विधि पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जिसमें कई लोचदार बिखरने वाले प्रभाव शामिल हैं। मौजूद अधिकांश पैकेज इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि और पता पहलुओं जैसे चरण विपरीत और विवर्तन विपरीत को निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रॉन लेंस विपथन प्रभाव को शामिल करने के लिए फूरियर विश्लेषण के साथ मल्टीस्लाइस एल्गोरिथ्म को लागू करते हैं। ट्रांसमिशन ज्यामिति में एक पतली क्रिस्टलीय स्लैब के रूप में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नमूनों के लिए, इन सॉफ्टवेयर पैकेजों का उद्देश्य क्रिस्टल क्षमता का एक नक्शा प्रदान करना है, हालांकि यह उलटा प्रक्रिया कई लोचदार बिखरने की उपस्थिति से बहुत जटिल है।

मल्टीस्लाइस थ्योरी के रूप में जाना जाने वाला पहला विवरण काउली और मूडी द्वारा क्लासिक पेपर में दिया गया था। इस कार्य में, लेखक क्वांटम यांत्रिक तर्कों को लागू किए बिना भौतिक प्रकाशिकी दृष्टिकोण का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनों के बिखरने का वर्णन करते हैं। इन पुनरावृत्त समीकरणों के कई अन्य व्युत्पन्न तब से वैकल्पिक तरीकों का उपयोग करके दिए गए हैं, जैसे कि ग्रीन्स फ़ंक्शंस, डिफरेंशियल इक्वेशन, स्कैटरिंग मैट्रिसेस या पाथ इंटीग्रल मेथड्स।

संख्यात्मक संगणना के लिए काउली और मूडी के मल्टीस्लाइस सिद्धांत से एक कंप्यूटर एल्गोरिदम के विकास का सारांश गुडमैन और मूडी द्वारा रिपोर्ट किया गया था। उन्होंने मल्टीस्लाइस के अन्य योगों के संबंध पर भी विस्तार से चर्चा की। विशेष रूप से, ज़सेनहॉस के प्रमेय का उपयोग करते हुए, यह पेपर मल्टीस्लाइस से 1. श्रोएडिंगर्स समीकरण (मल्टीस्लाइस से व्युत्पन्न), 2. डार्विन के डिफरेंशियल इक्वेशन, व्यापक रूप से विवर्तन कंट्रास्ट टीईएम इमेज सिमुलेशन के लिए उपयोग किया जाता है - मल्टीस्लाइस से प्राप्त हॉवी-व्हेलन समीकरण . 3. स्टर्की की स्कैटरिंग मैट्रिक्स विधि। 4. फ्री-स्पेस प्रोपेगेशन केस, 5. फेज़ ग्रेटिंग सन्निकटन, 6. एक नया थिक-फ़ेज़ ग्रेटिंग सन्निकटन, जिसका कभी भी उपयोग नहीं किया गया है, 7. मल्टीपल स्कैटरिंग के लिए मूडी का बहुपद एक्सप्रेशन, 8. फेनमैन पाथ-इंटीग्रल फ़ॉर्मूलेशन, और 9. मल्टीस्लाइस का बोर्न सीरीज से संबंध। एल्गोरिदम के बीच संबंध स्पेंस (2013) की धारा 5.11 में संक्षेपित है, (चित्र 5.9 देखें)।

सिद्धांत

यहां प्रस्तुत मल्टीस्लाइस एल्गोरिथम का रूप पेंग, दुदारेव और व्हेलन 2003 से अनुकूलित किया गया है। मल्टीस्लाइस एल्गोरिथम श्रोडिंगर तरंग समीकरण को हल करने का एक तरीका है:

${\begin{aligned}-{\frac {\hbar ^{2}}{2m}}{\frac {\partial ^{2}\Psi (x,t)}{\partial x^{2}}}+V(x,t)\Psi (x,t)&=E\Psi (x,t)\end{aligned}}$ 1957 में, काउली और मूडी ने दिखाया कि विवर्तित बीम के आयाम का मूल्यांकन करने के लिए श्रोडिंगर समीकरण को विश्लेषणात्मक रूप से हल किया जा सकता है।इसके बाद, गतिशील विवर्तन के प्रभावों की गणना की जा सकती है और परिणामी सिम्युलेटेड छवि गतिशील परिस्थितियों में माइक्रोस्कोप से ली गई वास्तविक छवि के साथ अच्छी समानता प्रदर्शित करेगी। इसके अलावा, मल्टीस्लाइस एल्गोरिथ्म संरचना की आवधिकता के बारे में कोई धारणा नहीं बनाता है और इस प्रकार इसका उपयोग एपेरियोडिक सिस्टम की एचआरईएम छवियों को अनुकरण करने के लिए भी किया जा सकता है।

निम्नलिखित खंड में मल्टीस्लाइस एल्गोरिथम का गणितीय सूत्रीकरण शामिल होगा। श्रोडिंगर समीकरण को घटना और बिखरी हुई लहर के रूप में भी दर्शाया जा सकता है:

${\begin{aligned}\Psi ({\mathbf {r} })&=\Psi _{0}({\mathbf {r} })+\int {G({\mathbf {r,r'} })V({\mathbf {r'} })\Psi ({\mathbf {r'} })d{\mathbf {r'} }}\end{aligned}}$ कहाँ $G(\mathbf {r,r'} )$ ग्रीन का कार्य है जो एक बिंदु पर इलेक्ट्रॉन तरंग समारोह के आयाम का प्रतिनिधित्व करता है $\mathbf {r}$ बिंदु पर एक स्रोत के कारण $\mathbf {r'}$.

इसलिए एक घटना के लिए रूप की समतल तरंग $\Psi (r)=\exp(i\mathbf {k\cdot r} )$ श्रोडिंगर समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है

${\begin{aligned}\Psi ({\mathbf {r} })=\exp(i{\mathbf {k\cdot r} })-{\frac {m}{2\pi \hbar ^{2}}}\int {\frac {\exp(ik\cdot {\mathbf {|r-r'|} })}{\mathbf {|r-r'|} }}V({\mathbf {r'} })\Psi ({\mathbf {r'} })dr'.\end{aligned}}$

(1)

हम फिर समन्वय अक्ष को इस तरह से चुनते हैं कि घटना बीम नमूने में (0,0,0) पर टकराती है ${\hat {z}}$-दिशा, यानी, ${\textstyle \mathbf {k} =(0,0,k)}$. अब हम एक तरंग फलन पर विचार करते हैं $\Psi (r)=\phi (\mathbf {r} )\exp(i\mathbf {k\cdot r} )$ एक मॉड्यूलेशन फ़ंक्शन के साथ $\phi ({\mathbf {r} })$ आयाम के लिए। समीकरण (1) तब मॉडुलन फलन के लिए एक समीकरण बन जाता है, अर्थात,

${\begin{aligned}\phi ({\mathbf {r} })&=1-{\frac {m}{2\pi \hbar ^{2}}}\int {{\frac {\exp[ik|{\mathbf {r-r'} }|-i{\mathbf {k} }\cdot ({\mathbf {r-r'} })]}{|{\mathbf {r-r'} }|}}V({\mathbf {r'} )\phi ({\mathbf {r'} })}dr'}\end{aligned}}$.

अब हम उस समन्वय प्रणाली के संबंध में प्रतिस्थापन करते हैं जिसका हमने पालन किया है, अर्थात,

${\begin{aligned}{\mathbf {k} }\cdot ({\mathbf {r-r'} })&=k(z-z')\\|{\mathbf {r-r'} }|&\approx (z-z')+({\mathbf {X-X'} })^{2}/{2(z-z')}\end{aligned}}$ कहाँ ${\boldsymbol {X}}={\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}}$.

इस प्रकार

${\begin{aligned}\phi ({\mathbf {r} })=1-i{\frac {\pi }{E\lambda }}\int \int \limits _{z'=-\infty }^{z'=z}V({\mathbf {X'} },z')\phi ({\mathbf {X'} },z'){\frac {1}{i\lambda (z-z')}}\exp \left(ik{\frac {|{\mathbf {X-X'} }|^{2}}{2(z-z')}}\right)d{\mathbf {X'} }dz'\end{aligned}}$,

कहाँ $\lambda =2\pi /k$ ऊर्जा के साथ इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य है $E=\hbar ^{2}k^{2}/{2m}$ और ${\begin{aligned}\sigma =\pi /E\lambda \end{aligned}}$ परस्पर क्रिया स्थिर है। अब तक हमने सामग्री में बिखराव को संबोधित किए बिना तरंग यांत्रिकी का गणितीय सूत्रीकरण स्थापित किया है। आगे हमें अनुप्रस्थ प्रसार को संबोधित करने की आवश्यकता है, जो फ्रेस्नेल प्रसार समारोह के संदर्भ में किया जाता है

${\begin{aligned}p({\mathbf {X} },z)={\frac {1}{iz\lambda }}\exp \left(ik{\frac {{\mathbf {X} }^{2}}{2z}}\right)\end{aligned}}$.

प्रत्येक स्लाइस की मोटाई जिस पर पुनरावृति की जाती है, आमतौर पर छोटी होती है और परिणामस्वरूप स्लाइस के भीतर संभावित क्षेत्र को स्थिर होने के लिए अनुमानित किया जा सकता है $V({\mathbf {X'} },z)$. इसके बाद, मॉडुलन समारोह के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:

${\begin{aligned}\phi ({\mathbf {X} },z_{n+1})=\int p({\mathbf {X} }-{\mathbf {X'} },z_{n+1}-z_{n})\phi ({\mathbf {X} },z_{n})\exp \left(-i\sigma \int \limits _{z_{n}}^{z_{n+1}}V({\mathbf {X'} },z')dz'\right)dX'\end{aligned}}$ इसलिए हम अगले स्लाइस में मॉड्यूलेशन फ़ंक्शन का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं

${\begin{aligned}\phi _{n+1}=\phi ({\mathbf {X} },z_{n+1})=[q_{n}\phi _{n}]*p_{n}\end{aligned}}$ जहां, * दृढ़ संकल्प का प्रतिनिधित्व करता है, $p_{n}=p({\mathbf {X} },z_{n+1}-z_{n})$ और $q_{n}({\mathbf {X} })$ स्लाइस के ट्रांसमिशन फ़ंक्शन को परिभाषित करता है।

${\begin{aligned}q_{n}({\mathbf {X} })=\exp\{-i\sigma \int \limits _{z_{n}}^{z_{n+1}}V({\mathbf {X} },z')dz'\}\end{aligned}}$ इसलिए, उपरोक्त प्रक्रिया का पुनरावृत्ति अनुप्रयोग संदर्भ में नमूने की पूर्ण व्याख्या प्रदान करेगा। इसके अलावा, यह दोहराया जाना चाहिए कि संभावित क्षमता को मानने के अलावा नमूने की आवधिकता पर कोई अनुमान नहीं लगाया गया है $V(\mathbf {X} ,z)$ टुकड़े के भीतर एकसमान है। नतीजतन, यह स्पष्ट है कि सिद्धांत रूप में यह विधि किसी भी प्रणाली के लिए काम करेगी। हालांकि, एपेरियोडिक सिस्टम के लिए जिसमें बीम दिशा के साथ क्षमता तेजी से भिन्न होगी, स्लाइस की मोटाई काफी कम होनी चाहिए और इसलिए उच्च कम्प्यूटेशनल व्यय का परिणाम होगा।

Table 1 - Computational efficiency of Discrete Fourier Transform compared to Fast Fourier Transform

Data Points	$\mathbf {log_{2}}$N	Discrete FT	Fast FT	Ratio
64	6	4,096	384	10.7
128	7	16,384	896	18.3
256	8	65,536	2,048	32
512	9	262,144	4,608	56.9
1,024	10	1,048,576	10,240	102.4
2,048	11	4,194,304	22,528	186.2

व्यावहारिक विचार

मूल आधार फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (एफएफटी) का उपयोग करके परमाणुओं की प्रत्येक परत से विवर्तन की गणना करना और चरण झंझरी शब्द से प्रत्येक को गुणा करना है। लहर को फिर एक प्रचारक द्वारा गुणा किया जाता है, उलटा फूरियर ट्रांसफॉर्म किया जाता है, फिर से एक चरण झंझरी शब्द से गुणा किया जाता है, और प्रक्रिया दोहराई जाती है। FFTs का उपयोग विशेष रूप से बलोच वेव विधि पर एक महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल लाभ की अनुमति देता है, क्योंकि FFT एल्गोरिथ्म में शामिल है $N\log N$ बलोच वेव समाधान की विकर्ण समस्या की तुलना में कदम जो कि स्केल करता है $N^{2}$ कहाँ $N$ प्रणाली में परमाणुओं की संख्या है। (कम्प्यूटेशनल समय की तुलना के लिए तालिका 1 देखें)।

मल्टीस्लाइस गणना करने में सबसे महत्वपूर्ण कदम यूनिट सेल की स्थापना करना और उपयुक्त स्लाइस मोटाई का निर्धारण करना है। सामान्य तौर पर, छवियों को अनुकरण करने के लिए उपयोग की जाने वाली यूनिट सेल यूनिट सेल से अलग होगी जो किसी विशेष सामग्री की क्रिस्टल संरचना को परिभाषित करती है। एलियासिंग प्रभावों के कारण इसका प्राथमिक कारण एफएफटी गणनाओं में रैपराउंड त्रुटियों के कारण होता है। यूनिट सेल में अतिरिक्त "पैडिंग" जोड़ने की आवश्यकता ने नामकरण "सुपर सेल" अर्जित किया है और इन अतिरिक्त पिक्सेल को मूल यूनिट सेल में जोड़ने की आवश्यकता कम्प्यूटेशनल मूल्य पर आती है।

बहुत पतली स्लाइस की मोटाई चुनने के प्रभाव को समझाने के लिए, एक साधारण उदाहरण पर विचार करें। फ्रेस्नेल प्रचारक एक ठोस में z दिशा (घटना बीम की दिशा) में इलेक्ट्रॉन तरंगों के प्रसार का वर्णन करता है:

${\tilde {\phi }}(\mathbf {u} ,z)={\tilde {\phi }}(\mathbf {u} ,z=0)\exp(\pi i\lambda \mathbf {u} ^{2}z)$ कहाँ $\mathbf {u}$ पारस्परिक जाली समन्वय है, z नमूने में गहराई है, और लैम्ब्डा इलेक्ट्रॉन तरंग की तरंग दैर्ध्य है (संबंध द्वारा तरंग वेक्टर से संबंधित) $k=2\pi /\lambda$). चित्र [अंजीर:स्लाइसथिकनेस] नमूने में परमाणु विमानों द्वारा विवर्तित होने वाले तरंग-मोर्चों का वेक्टर आरेख दिखाता है। लघु-कोण सन्निकटन के मामले में ($\theta \sim$ 100 mRad) हम चरण बदलाव को अनुमानित कर सकते हैं $\Delta z$. 100 mRad के लिए त्रुटि $d-S$ के बाद से 0.5% के आदेश पर है $\cos(0.1)=0.995$. छोटे कोणों के लिए यह सन्निकटन इस बात पर ध्यान दिए बिना रहता है कि कितने स्लाइस हैं, हालाँकि एक का चयन करना $\Delta z$ मल्टीस्लाइस सिमुलेशन के लिए जाली पैरामीटर (या पेरोव्स्काइट्स के मामले में आधा जाली पैरामीटर) से अधिक होने के परिणामस्वरूप लापता परमाणु होंगे जो क्रिस्टल क्षमता में होने चाहिए।

बहु टुकड़ा मोटाई

अतिरिक्त व्यावहारिक चिंताएं हैं कि कैसे प्रभावी रूप से इनलेस्टिक और डिफ्यूज़ स्कैटरिंग, क्वांटाइज्ड एक्साइटमेंट्स (जैसे प्लास्मोन्स, फोनन, एक्साइटन), आदि जैसे प्रभावों को शामिल किया जाए। एक कोड था जो एक सुसंगत कार्य दृष्टिकोण के माध्यम से इन चीजों को ध्यान में रखता था। येट अदर मल्टीस्लाइस (YAMS) कहा जाता है, लेकिन कोड अब डाउनलोड या खरीद के लिए उपलब्ध नहीं है।

उपलब्ध सॉफ्टवेयर

छवियों के मल्टीस्लाइस सिमुलेशन करने के लिए कई सॉफ्टवेयर पैकेज उपलब्ध हैं। इनमें NCEMSS, NUMIS, MacTempas और Kirkland शामिल हैं। अन्य कार्यक्रम मौजूद हैं लेकिन दुर्भाग्य से कई का रखरखाव नहीं किया गया है (उदाहरण के लिए लॉरेंस बर्कले नेशनल लैब के माइक ओ'कीफ द्वारा SHRLI81 और Accerlys के Cerius2)। मल्टीस्लाइस कोड का एक संक्षिप्त कालक्रम तालिका 2 में दिया गया है, हालांकि यह किसी भी तरह से संपूर्ण नहीं है।

Table 2 - Timeline of various Multislice Codes

Code Name	Author	Year Released
SHRLI	O’Keefe	1978
TEMPAS	Kilaas	1987
NUMIS	Marks	1987
NCEMSS	O’Keefe & Kilaas	1988
MacTEMPAS	Kilaas	1978
TEMSIM	Kirkland	1988
JMULTIS	Zuo	1990
HREMResearch	Ishizuka	2001
JEMS	Stadelmann	2004

एसीईएम/जेसीएसईएम

यह सॉफ्टवेयर कॉर्नेल यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर अर्ल किर्कलैंड द्वारा विकसित किया गया है। यह कोड एक इंटरैक्टिव जावा एप्लेट के रूप में स्वतंत्र रूप से उपलब्ध है और C/C++ में लिखे गए स्टैंडअलोन कोड के रूप में है। जावा एप्लेट एक बुनियादी असंगत रैखिक इमेजिंग सन्निकटन के तहत त्वरित परिचय और सिमुलेशन के लिए आदर्श है। ACEM कोड किर्कलैंड द्वारा उसी नाम के एक उत्कृष्ट पाठ के साथ आता है जो विस्तार से इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ (मल्टीस्लाइस सहित) के अनुकरण के लिए पृष्ठभूमि सिद्धांत और कम्प्यूटेशनल तकनीकों का वर्णन करता है। कई सिमुलेशन के स्वचालित बैचिंग के लिए मुख्य C/C++ रूटीन एक कमांड लाइन इंटरफ़ेस (CLI) का उपयोग करते हैं। ACEM पैकेज में एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस भी शामिल है जो नौसिखियों के लिए अधिक उपयुक्त है। एसीईएम में परमाणु प्रकीर्णन कारकों को गॉसियन और लोरेंत्ज़ियन के 12-पैरामीटर फिट द्वारा सापेक्षतावादी हार्ट्री-फॉक गणनाओं के लिए सटीक रूप से चित्रित किया गया है।

एनसीईएमएसएस

यह पैकेज नेशनल सेंटर फॉर हाई रेजोल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी से जारी किया गया था। यह प्रोग्राम माउस-ड्राइव ग्राफिकल यूजर इंटरफेस का उपयोग करता है और लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के डॉ. रोर किलास और डॉ. माइक ओ'कीफ द्वारा लिखा गया है। जबकि कोड अब विकसित नहीं हुआ है, कार्यक्रम नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर लॉरेंस मार्क्स द्वारा लिखित इलेक्ट्रॉन डायरेक्ट मेथड्स (ईडीएम) पैकेज के माध्यम से उपलब्ध है। डेबी-वॉलर कारक | डेबी-वॉलर कारकों को फैलाना बिखरने के लिए एक पैरामीटर के रूप में शामिल किया जा सकता है, हालांकि सटीकता अस्पष्ट है (यानी डेबी-वॉलर कारक का एक अच्छा अनुमान आवश्यक है)।

पैसा

"NUMIS" redirects here. For the British financial institution, see Numis.

नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी मल्टीस्लाइस एंड इमेजिंग सिस्टम (NUMIS) एक पैकेज है जिसे नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर लॉरेंस मार्क्स ने लिखा है। यह कमांड लाइन इंटरफेस (सीएलआई) का उपयोग करता है और यूनिक्स पर आधारित है। इस कोड का उपयोग करने के लिए एक संरचना फ़ाइल को इनपुट के रूप में प्रदान किया जाना चाहिए, जो इसे उन्नत उपयोगकर्ताओं के लिए आदर्श बनाता है। NUMIS मल्टीस्लाइस प्रोग्राम एक क्रिस्टल के तल पर इलेक्ट्रॉनों के वेवफंक्शन की गणना करके और विभिन्न उपकरण-विशिष्ट मापदंडों को ध्यान में रखते हुए छवि का अनुकरण करके पारंपरिक मल्टीस्लाइस एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हैं। $C_{s}$ और अभिसरण। यह प्रोग्राम उपयोग करने के लिए अच्छा है यदि किसी के पास पहले से ही ऐसी सामग्री के लिए संरचना फ़ाइलें हैं जो अन्य गणनाओं में उपयोग की गई हैं (उदाहरण के लिए, घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत)। इन संरचना फ़ाइलों का उपयोग सामान्य एक्स-रे संरचना कारकों के लिए किया जा सकता है जो तब NUMIS में PTBV रूटीन के लिए इनपुट के रूप में उपयोग किए जाते हैं। माइक्रोस्कोप पैरामीटर्स को MICROVB रूटीन के जरिए बदला जा सकता है।

मैकटेम्पस

यह सॉफ्टवेयर विशेष रूप से लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के डॉ रोर किलास द्वारा मैक ओएस एक्स में चलाने के लिए विकसित किया गया है। यह एक उपयोगकर्ता के अनुकूल उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस के लिए डिज़ाइन किया गया है और कई अन्य कोड (अंतिम अपडेट मई 2013) के सापेक्ष अच्छी तरह से बनाए रखा गया है। यह यहां से (शुल्क के लिए) उपलब्ध है।

JMULTIS

यह मल्टीस्लाइस सिमुलेशन के लिए एक सॉफ्टवेयर है जिसे फोरट्रान 77 में डॉ. जे. एम. ज़ूओ द्वारा लिखा गया था, जबकि वह प्रो. जॉन सी. एच. स्पेंस के मार्गदर्शन में एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी में पोस्टडॉक रिसर्च फेलो थे। स्रोत कोड को इलेक्ट्रॉन माइक्रोडिफ़्रेक्शन की पुस्तक में प्रकाशित किया गया था। ZnTe के लिए मल्टीस्लाइस और बलोच वेव सिमुलेशन के बीच एक तुलना भी किताब में प्रकाशित हुई थी। 2000 के वर्ष में कई मल्टीस्लाइस एल्गोरिदम के बीच एक अलग तुलना की सूचना दी गई थी।

क्यूएसटीईएम

क्वांटिटेटिव टीईएम/एसटीईएम (क्यूएसटीईएम) सिमुलेशन सॉफ्टवेयर पैकेज जर्मनी में बर्लिन के हम्बोल्ट विश्वविद्यालय के प्रोफेसर क्रिस्टोफर कोच द्वारा लिखा गया था। HAADF, ADF, ABF-STEM, साथ ही पारंपरिक TEM और CBED के अनुकरण की अनुमति देता है। निष्पादन योग्य और स्रोत कोड कोच समूह वेबसाइट पर मुफ्त डाउनलोड के रूप में उपलब्ध हैं।

स्टेम-सेल

यह इटली में इंस्टीट्यूट फॉर नैनोसाइंस (CNR) के डॉ विन्सेन्ज़ो ग्रिलो द्वारा लिखा गया एक कोड है। यह कोड अनिवार्य रूप से अधिक अतिरिक्त सुविधाओं के साथ किर्कलैंड द्वारा लिखे गए मल्टीस्लाइस कोड के लिए एक ग्राफिकल फ्रंटएंड है। इनमें जटिल क्रिस्टलीय संरचनाएं उत्पन्न करने, HAADF छवियों का अनुकरण करने और STEM जांच को मॉडल करने के साथ-साथ सामग्री में तनाव के मॉडलिंग के उपकरण शामिल हैं। छवि विश्लेषण के लिए उपकरण (जैसे GPA) और फ़िल्टरिंग भी उपलब्ध हैं। नई सुविधाओं के साथ कोड को अक्सर अपडेट किया जाता है और एक उपयोगकर्ता मेलिंग सूची को बनाए रखा जाता है। उनकी वेबसाइट पर निःशुल्क उपलब्ध है।

डॉ. जांच

जूलिच रिसर्च सेंटर में अर्न्स्ट रुस्का केंद्र से डॉ. जुरी बार्टेल द्वारा लिखित उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैनिंग और सुसंगत इमेजिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए मल्टी-स्लाइस इमेज सिमुलेशन। सॉफ़्टवेयर में एसटीईएम छवि गणनाओं के प्रत्यक्ष दृश्य के लिए ग्राफिकल यूजर इंटरफेस संस्करण, साथ ही साथ अधिक व्यापक गणना कार्यों के लिए कमांड लाइन मॉड्यूल का एक बंडल शामिल है। कार्यक्रमों को विज़ुअल सी++, फोरट्रान 90 और पर्ल का उपयोग करते हुए लिखा गया है। Microsoft Windows 32-बिट और 64-बिट ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए निष्पादन योग्य बायनेरिज़ वेबसाइट पर निःशुल्क उपलब्ध हैं।

सीएलटीईएम

वारविक विश्वविद्यालय के डॉ. एडम डायसन और डॉ. जोनाथन पीटर्स द्वारा लिखित OpenCL त्वरित मल्टीस्लाइस सॉफ्टवेयर। clTEM अक्टूबर 2019 तक विकास के अधीन है।

cudaEM

cudaEM प्रो. स्टीफ़न पेनीकूक के समूह द्वारा विकसित बहु-स्लाइस सिमुलेशन के लिए CUDA पर आधारित एक बहु-GPU सक्षम कोड है।